摘 要:研究了6種外源激素(IBA、IAA、NAA、KT、6-BA、GA3)對(duì)鹽脅迫下非洲堇試管苗生長(zhǎng)的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,6種外源激素在一定濃度下可以促進(jìn)0.4%NaCl脅迫下的非洲堇試管苗的新芽、新葉和根的生長(zhǎng);加入外源激素,不僅可以使非洲堇N99試管苗鹽害減輕,還可以提高試管苗在鹽脅迫下的葉綠素含量,其中,2 mg·L -1 KT對(duì)增加葉綠素含量有非常顯著的作用。
關(guān)鍵詞:非洲堇;鹽脅迫;外源激素;試管苗
中圖分類號(hào):Q813 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2013.03.002
鹽分是影響植物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的一個(gè)重要環(huán)境因子,鹽脅迫會(huì)降低水勢(shì)并導(dǎo)致離子失衡,產(chǎn)生毒害,高鹽會(huì)造成植物生長(zhǎng)量降低甚至死亡。鹽脅迫會(huì)影響幾乎植物所有的重要生命過程,如生長(zhǎng)、光合、蛋白合成、能量和脂類代謝[1-3]。
植物的耐鹽性與其體內(nèi)的激素含量有一定的關(guān)系。在鹽分脅迫下,用外源激素處理,可以提高植物抗鹽性,抵消鹽分脅迫,促進(jìn)植物生長(zhǎng)[4]。鹽脅迫會(huì)導(dǎo)致植物體內(nèi)的激素發(fā)生不同程度的變化。同時(shí),激素的不均衡性又能使植物適應(yīng)較高濃度的鹽環(huán)境。外源激素能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗逆反應(yīng),可以有效地提高植物的抗病性、抗旱性、抗鹽性等,它的作用效果不是立足于消滅逆境,而是更有效地提高植物自身對(duì)逆境的抗性,所以植物一旦獲得這種抗性,就不是單一的,而是綜合的。目前,外源激素已經(jīng)廣泛應(yīng)用于提高農(nóng)作物的抗性方面,但有關(guān)外源激素提高觀賞植物的抗性方面的研究國(guó)內(nèi)外報(bào)道很少。
非洲堇(Saintpqulia ionantha)又名非洲紫羅蘭,原產(chǎn)非洲,為雙子葉植物綱苦苣苔科非洲紫羅蘭屬的多年生長(zhǎng)常綠草本。室內(nèi)栽培一年可開3~4次花,花期長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月,花色艷麗多姿,素有室內(nèi)花卉皇后的美稱,是世界著名的觀賞花卉,受到世界各國(guó)人民的青睞,在世界各地廣為栽培[5]。
本研究闡述了IBA、IAA、NAA、KT、6-BA、GA3 6種外源激素對(duì)鹽脅迫下非洲堇試管苗生長(zhǎng)情況的影響,旨在探討植物鹽脅迫下生理響應(yīng)變化與激素的關(guān)系,以及外源激素對(duì)非洲堇耐鹽性的調(diào)節(jié)作用,為植物抗鹽性研究提供依據(jù)。
1 材料和方法
1.1 試驗(yàn)材料
以生長(zhǎng)正常均一的非洲堇試管苗為試材。
1.2 不同外源激素種類和處理濃度
在添加0.4% NaCl的MS基本培養(yǎng)基中,分別添加6種不同外源激素(IBA、IAA、NAA、KT、6-BA、GA3)0.5,1,2 mg·L-1,以無激素含鹽培養(yǎng)基為對(duì)照。每組處理5個(gè)重復(fù)。15 d后觀察并記錄各處理下的非洲堇試管苗生長(zhǎng)狀況,包括根株數(shù)、總根數(shù)、新葉數(shù)、分化新芽數(shù),測(cè)定其葉綠素含量。
1.3 葉綠素含量的測(cè)定
葉綠素含量采用95%乙醇浸提法,在波長(zhǎng)470,649,665 nm下測(cè)定吸光度進(jìn)行計(jì)算[6]。
2 結(jié)果與分析
2.1 外源激素對(duì)鹽脅迫下非洲堇試管苗生長(zhǎng)的影響
2.1.1 生長(zhǎng)素對(duì)鹽脅迫下非洲堇試管苗生長(zhǎng)的影響 將非洲堇試管苗接入含有NaCl和各濃度生長(zhǎng)素的培養(yǎng)基中,培養(yǎng)15 d后,結(jié)果見表1。由表1可以看出,IAA、IBA和NAA對(duì)NaCl脅迫下非洲堇試管苗的生長(zhǎng)均有一定的促進(jìn)作用。IAA和IBA在0.5~1.0 mg·L-1及NAA0.5~2.0 mg·L-1的濃度范圍內(nèi)有利于試管苗根的形成,最大平均根數(shù)高于對(duì)照83.33%。對(duì)試管苗根粗、根長(zhǎng)和葉片數(shù)各激素處理無明顯影響。生長(zhǎng)素的添加對(duì)非洲堇試管苗新芽的分化有良好作用,各處理分生芽數(shù)均高于對(duì)照,其中,NAA2.0 mg·L-1處理高于對(duì)照332.5%。
2.1.2 細(xì)胞分裂素對(duì)鹽脅迫下非洲堇試管苗生長(zhǎng)的影響 NaCl脅迫下加入一定濃度的6-BA與KT,非洲堇試管苗的生長(zhǎng)情況見表2。
與各生長(zhǎng)素相比,兩種細(xì)胞分裂素對(duì)非洲堇試管苗生根的作用不明顯,而對(duì)于葉片和新芽的生長(zhǎng)有一定的作用。各處理平均葉片數(shù)隨激素濃度的升高呈增長(zhǎng)趨勢(shì),而各激素濃度的變化對(duì)平均根數(shù)、根長(zhǎng)、根粗和分生芽數(shù)的影響無明顯的變化規(guī)律。試驗(yàn)所設(shè)的各濃度處理葉片數(shù)和分生芽數(shù)均高于對(duì)照,其中KT2.0 mg·L-1處理,平均葉片數(shù)7.07片,高于對(duì)照112.31%,平均分生芽數(shù)高于對(duì)照232.50%。
2.1.3 GA3對(duì)鹽脅迫下非洲堇試管苗生長(zhǎng)的影響
由表3可以看出,GA3可以增加0.4%NaCl鹽脅迫下分化的新芽數(shù),其數(shù)值接近對(duì)照組的4倍;而對(duì)根系的生長(zhǎng)并無太大的影響。
2.2 0.4%NaCl脅迫下添加不同激素對(duì)試管苗葉綠素含量的影響
2.2.1 0.4%NaCl脅迫下添加不同激素對(duì)試管苗葉綠素a含量的影響 由圖1可知,不同的激素對(duì)0.4%NaCl脅迫下非洲堇試管苗葉綠素a含量的影響不同。IAA和NAA濃度變化對(duì)葉綠素a含量的變化的影響趨勢(shì)大體相同,即隨著激素濃度的增加,葉綠素a含量逐漸下降。而KT和6-BA的作用效果卻與之相反,即隨著激素濃度的增加,葉綠素a的含量有所增加,但是增加率略有不同,KT的增加率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過6-BA。隨IBA和GA3的濃度變化,非洲堇試管苗葉綠素a含量呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢(shì),且在0.5~2.0 mg·L-1濃度范圍內(nèi)試管苗葉綠素a含量均高于或等于對(duì)照。其中,經(jīng)2 mg·L-1 KT處理對(duì)葉綠素a含量的增加幅度最大。
2.2.2 0.4%NaCl脅迫下添加不同激素對(duì)試管苗葉綠素b含量的影響 由圖2可以看出,除KT0.5 mg·L-1處理外,0.4%NaCl脅迫下各處理中非洲堇試管苗葉綠素b含量均高于對(duì)照。隨3種生長(zhǎng)素濃度的變化,非洲堇試管苗葉綠素b含量呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢(shì),而2種細(xì)胞分裂素對(duì)葉綠素b含量的影響與葉綠素a相近,隨著激素濃度的增加,葉綠素b的含量有所增加。GA3處理中除1 mg·L-1處理下葉綠素b含量有顯著提高,其他2濃度處理葉綠素b含量均與對(duì)照相近。
2.2.3 0.4%NaCl脅迫下添加不同激素對(duì)試管苗總?cè)~綠素含量的影響 鹽脅迫下各外源激素對(duì)非洲堇試管苗葉片總?cè)~綠素含量影響趨勢(shì)與葉綠素a含量變化相似,其中GA3處理對(duì)總?cè)~綠素含量影響變化與葉綠素b含量的變化趨勢(shì)相近,其中,2 mg·L-1 KT對(duì)增加0.4%NaCl脅迫下非洲堇試管苗總?cè)~綠素含量有非常顯著的作用。
3 結(jié)論與討論
植物耐鹽機(jī)制是個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問題,很多機(jī)制目前尚不十分清楚,它一般與鹽分的吸收、運(yùn)輸、排泄、分配、膜功能及抗鹽物質(zhì)的合成積累相關(guān)。外源激素能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗逆反應(yīng),可以有效地提高植物的抗病性、抗旱性、抗鹽性等。GA3可促進(jìn)鹽脅迫下植物的生長(zhǎng),抵消鹽分對(duì)菜豆的生長(zhǎng)和光合及運(yùn)輸?shù)鹊囊种谱饔肹7]。外源6-BA能夠增加大麥等植物體內(nèi)細(xì)胞分裂素含量,緩解鹽脅迫對(duì)植物正常生長(zhǎng)的傷害[8]。IAA能夠增加鹽脅迫下大豆幼苗干物質(zhì)產(chǎn)量,提高光合,降低膜脂過氧化及膜的相對(duì)透性,促進(jìn)鹽脅迫下大豆幼苗的生長(zhǎng)[9]。IBA可以促進(jìn)植物主根生長(zhǎng),提高植物發(fā)芽率和成活率。有學(xué)者認(rèn)為,KT能夠減輕NaCl對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用,提高種子發(fā)芽率,可能是由于KT提高了ACC氧化酶活性,增加了乙烯的生物合成和釋放量,從而減輕了鹽分對(duì)種子萌發(fā)的抑制作用[10]。
鄭平生等[11-12]認(rèn)為,外源GA3、6-BA、IAA、IBA和NAA這5種激素均可明顯促進(jìn)一定濃度鹽脅迫下草莓試管苗的生長(zhǎng),對(duì)鹽脅迫的草莓苗生長(zhǎng)均有緩解作用[9-10]。林必博等[13]研究了在0.4%,0.6%NaCl脅迫下外源激素GA3、6-BA、IAA對(duì)馬鈴薯試管苗耐鹽性的影響,認(rèn)為3種激素均對(duì)馬鈴薯試管苗受到的鹽脅迫具有一定緩解作用。
本研究中IBA、IAA都具有促進(jìn)生根的作用,但是當(dāng)濃度過大時(shí),促進(jìn)的效果會(huì)減弱。6-BA對(duì)促進(jìn)生根的作用不明顯,但可以促進(jìn)新葉、新芽的生長(zhǎng),且隨6-BA濃度的升高促進(jìn)效果越強(qiáng)。KT也可以起到促進(jìn)新葉生長(zhǎng)的作用,且經(jīng)過KT處理過的非洲堇試管苗萌發(fā)出的新葉數(shù),遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他處理。NAA可以促進(jìn)鹽脅迫下根的生長(zhǎng)、增粗,對(duì)新葉的生長(zhǎng)也有促進(jìn)作用,但是并不明顯。GA3有促進(jìn)新葉生成和新芽分化的功能。
鹽脅迫下植物葉片葉綠素含量不僅直接關(guān)系著植物光合同化過程,而且也是衡量植物耐鹽性的重要生理指標(biāo)之一[14]。有研究表明,在鹽脅迫下,葉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化主要表現(xiàn)在細(xì)胞膜系統(tǒng)和葉綠體等細(xì)胞器上,其中對(duì)鹽分最敏感的是葉綠體[15]。
由試驗(yàn)結(jié)果可知,不同濃度NaCl鹽脅迫情況下,葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量變化趨勢(shì)幾乎相同,都是隨著鹽濃度的增大而減少。其中,葉綠素b的含量出現(xiàn)了先減少后增加的趨勢(shì),但增加率很低。葉片總?cè)~綠素含量下降可能是由于葉綠素酶活性增強(qiáng),促使葉綠素分解或者由于在鹽脅迫下,植物葉片細(xì)胞中葉綠素與葉綠體蛋白間結(jié)合變得松弛,使更多的葉綠素遭到破壞[16]。
施用一定濃度的外源激素,可以提高0.4%NaCl脅迫下非洲堇葉綠素的含量,其中,2 mg·L -1KT對(duì)增加非洲堇試管苗葉綠素含量有著非常顯著的促進(jìn)作用。低濃度的IBA、IAA、NAA對(duì)提高鹽脅迫下非洲堇試管苗的葉綠素含量也有著較強(qiáng)的促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn):
[1] 楊少輝,季靜,宋英金,等.鹽脅迫對(duì)植物影響的研究進(jìn)展[J]. 分子植物育種,2006,4(3):139-142.
[2] 任麗麗,任春明,趙自國(guó).植物耐鹽性研究進(jìn)展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(5):87-90.
[3] 楊秀紅,李建民,董學(xué)會(huì),等.鹽脅迫對(duì)甘草幼苗生長(zhǎng)及其生理指標(biāo)的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2006(4):39-42.
[4] 王忠.植物生理學(xué)[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2000:458-459.
[5] 何家濤.非洲紫羅蘭組培技術(shù)研究[J].熱帶農(nóng)業(yè)科技,2006,29(1):10-11.
[6] 王學(xué)奎.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].第二版.北京:高等教育出版社,2006:134-136.
[7] 趙可夫,王韶唐.作物抗性生理[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1990:304.
[8] 朱速松.6-芐基氨基嘌呤對(duì)大麥耐鹽性的調(diào)節(jié)機(jī)理[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1996,19(3):12-16.
[9]魏愛麗,陳云昭.IAA對(duì)鹽脅迫下大豆幼苗膜傷害及抗鹽力的影響[J].西北植物學(xué)報(bào),2000,20(3):410-414.
[10] Han K, Huang X L. Synergistic enhancement of ethylene production and germination with inetin and1-aminocy-clopropane-carboxylic acid in lettuce seeds exposed to salt stress[J].J Plant Physiol,1988,87:847.
[11] 鄭平生,金芳,燕麗萍. 幾種外源激素對(duì)鹽脅迫下草莓試管苗生長(zhǎng)的影響[J]. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,39(3):277-280.
[12] 鄭平生,金芳. 鹽脅迫下外源激素對(duì)草莓試管苗生長(zhǎng)及生理特性的影響[J]. 落葉果樹,2012,44(1):10-13.
[13] 林必博,程李香,王蒂. 王玉萍4外源激素對(duì)馬鈴薯試管苗耐鹽性的影響[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(1):21-23,69.
[14] 陳現(xiàn)臣,王彩霞.鹽脅迫對(duì)西葫蘆葉片光合性能的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2007(6):100-103.
[15] 盧青.植物耐鹽性的分子生物學(xué)研究進(jìn)展[J].生物學(xué)雜志,2000,17(4):9-11.
[16] 魏國(guó)強(qiáng),朱祝軍,方學(xué)智.NaCI脅迫對(duì)不同品種黃瓜幼苗生長(zhǎng)、葉綠素?zé)晒馓匦院突钚匝醮x的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,37(11):1754-1759.